在“自然”：一个糟糕的性赌注的悲剧
发展巨大的男性生殖器有显著的优势，但也可能有可怕的代价。
发表在《自然》杂志上的一篇文章揭示了这是一个谨慎的进化故事。包括两位威廉和玛丽科学家在内的合著者描述了过度强调男性禀赋是如何导致整个物种灭绝的。
这篇论文的题目是“高雄性性投资是介形虫化石灭绝的驱动因素”。《威廉与玛丽》的合著者是地质学教授罗文·洛克伍德（Rowan Lockwood）和生物学教授约翰·斯瓦德（John Swaddle）。其他作者是史密森学会的Maria jo
斯瓦德尔说：“这篇论文发表在《自然》杂志上的原因是，这是第一个将性选择与实际灭绝联系起来的研究。”“有一些论文将性选择与物种灭绝的迹象联系起来。”
他说，这样的“指标性”论文可能会关注无法适应新环境的酵母菌群，也可能基于国际自然保护联盟的濒危鸟类名录。
《自然》杂志的这项研究是对许多被称为介形虫或种子虾的小型甲壳类动物的化石记录的研究。这是对性选择理论的测试，性选择理论本质上是自然选择的一个子集，即达尔文的进化机制。这篇论文的结论是，拥有最大雄性生殖器的介形虫物种的灭绝速度是拥有最小雄性生殖器物种的10倍。
生命中有比繁殖更重要的东西
自然选择，写得小一点，认为产生最多后代的人获胜。但是Lockwood和Swaddle解释说，生物体除了繁殖之外还有其他的业务，因此，把太多的进化筹码放在繁殖上的物种可能是在做一个糟糕的长期赌注。
“想想孔雀，”洛克伍德说。“雄孔雀的尾部很大，很炫，我们知道雌孔雀更喜欢尾部更大、更鲜艳、更对称的雄孔雀。但这些羽毛序列也对孔雀的健康和福祉有害，因为它使它们更难起飞，更难以躲避捕食者。”
因此，她解释说，性选择促使孔雀种群倾向于拥有更大、更亮、羽状尾巴的雄性。华丽的羽毛是《自然》杂志所称的“昂贵、夸张的特征”的一个例子。这些特征可能与自然选择的其他方面相冲突，并可能使野生孔雀种群最终走向灭绝，因为一个物种在与繁殖有关的特征上的进化过度投资往往是以牺牲其他系统的发展为代价的。
洛克伍德解释说：“孔雀的性选择几乎是不适应的。”当孔雀的尾巴越来越艳丽和笨拙时，它们的捕食者可能正在进化出越来越有效的孔雀捕猎特征。
斯瓦德尔补充说：“为了获得配偶，这是在牺牲它们的生存。”
性选择有多种形式
Swaddle解释说，性选择通常被认为是像孔雀一样的竞争来吸引配偶，但这并不是性选择的唯一方式。孔雀拥有巨大的羽毛，而雄性介形虫拥有巨大的生殖器。
说雄性介形虫的大部分是阴茎只是稍微夸张一点，但一份解剖学插图显示，虾籽在其生殖工作中投入的体腔面积几乎比任何其他系统都要大。这个器官是由一个器官控制的，《自然》杂志论文的作者将其称为“巨大的肌肉精子泵”。有许多事实支持Swaddle将种子虾描述为“甲壳类动物世界中的唐璜”的说法。
“介形类动物的生殖系统很大。有些介形虫的精子非常大，”洛克伍德说。“如果你从它们的精子袋中取出精子并将其排列起来，它的长度将是单个精子的六倍。”
种子虾是内部受精的。洛克伍德说，雄性蜣螂有两个独立的结构，叫做半边体。雌性有两个开口，可以同时容纳几十个卵。所有这些卵不一定都有同一个父亲。
洛克伍德说：“它们看起来不怎么像，但性是在大脑里的——它们那小小的大脑。”
斯瓦德说，雄性介形虫面临着一种被称为“精子竞争”的进化挑战。如果一个雌性与一个以上的雄性交配，精子就会在雌性体内相互竞争。他说，赢得精子竞争的一个常见进化策略就是产生更多的精子——“更多的彩票”。介形类动物带着更大的精子和更强大的精子工厂进入精子竞争的竞技场。
精子竞争：是的，这是一件事
斯瓦德尔说：“在这种情况下——尽管我们并不知道这一点——精子泵的大小可能是竞争程度的一个指标。”“因为来自不同雄性的精子之间会有竞争。这被称为“精子竞争”。“这种情况发生在所有生物体中，包括人类。”
所有这些都发生在小小的双壳类甲壳类动物身上。介形虫的形状像芝麻，但更小。洛克伍德说介形虫可以完全生活在海洋、半咸淡水甚至淡水环境中。
“你可以把它们想象成一种壳里的虾，”斯瓦德说。
洛克伍德补充说：“很难看出它是甲壳类动物，但它有点像虾。”“这些家伙有头，但不像虾头那么发达。它们有一组触角。他们有一组腿。它们用腿游泳，在海底行走，附着在植物上。”
洛克伍德补充说，介形类动物可以缩回壳里：“它们可以完全呆在壳里，以保护自己免受捕食者的伤害。但在它们生命的大部分时间里，它们的壳是张开的，腿和触角是伸出来的。”
Lockwood和Swaddle解释了为什么介形类是研究性选择及其在物种灭绝中的作用的良好研究对象。一方面，有大量的种子虾品种。在当今世界的水域中有大量的介形类动物，但也有很多很多已经灭绝的物种。此外，灭绝的种子虾并没有消失——它们在化石记录中保存着曾经成群结队的数百万只虾。
“我们要回到白垩纪——6600万到8500万年前。这是恐龙的时代，就在恐龙灭绝之前，”洛克伍德说。“我们追溯到那么远的地方，部分原因是介形虫物种在化石记录中寿命很长。我们想确保我们有足够的已经灭绝的介形虫样本。”
通过壳的不同来区分介形虫的性别
最重要的是，甲壳类动物——快速的和化石的——表现出高度的两性二态性。在同一物种中，雄性的壳比雌性的长。正如论文所说，为了容纳超大的“交配装置”，更长的外壳是必要的。
策略是最大化后代的数量，但对个体有益的并不一定是在种群或物种层面上的好赌注。Swaddle解释说介壳类动物环境的变化——温度、盐度等——对这些高风险的繁殖投资进行了考验。
他说：“这并不是说他们把自己的性别搞得要死。”“问题在于对性选择和交配策略的大量投入。这使它们容易受到环境中其他事物的影响。这使它们处于危险之中，然后当环境以不同的方式发生变化时，那些在繁殖方面投入更多的物种更有可能灭绝。”
科学上已知的最古老的阴茎属于4.25亿年前的介形虫化石。任何年代的阴茎化石都是罕见的，因为生殖器属于Swaddle所说的动物的“软部分”，而化石记录通常只保存了“硬部分”，比如牙齿、骨头和壳。
关于前体工作…
Swaddle和Lockwood指出，《自然》杂志的这篇论文建立在大量的前期工作之上。他们称赞马丁斯在史密森尼与亨特一起做博士后时，对现代介形虫的解剖学进行了艰苦的研究。Swaddle说，她对这些“柔软部分”的理解工作，将今天的种子虾的壳大小/形状与化石记录中显示的“硬部分”的两性二态性联系起来。
他说：“作为前言，我们发表了一系列研究，表明我们在这里讨论的两性二态性存在于现代介形虫中。”“它的存在是因为对男性生殖器官的投资。”
一些先驱还包括威廉玛丽学院本科生的贡献。斯瓦德在威廉玛丽学院教授性选择课程已经17年了。（马丁斯也教了一年的研讨班。）其中一名学生，13岁的卢克·雷丁，开始了他自己关于性选择的长期成本的调查。
“在那项研究中，他建立了一些小的酵母菌落，在不同强度的性选择下，然后测试它们是否能适应新的环境，”斯瓦德说。“有性选择较多的群体应对变化的能力较差。这是一种灭绝风险的代表。”
雷丁与斯瓦德和生物学助理教授海伦·墨菲合作，并共同撰写了一篇关于酵母灭绝代理研究的论文。洛克伍德还有一名研究学生参与了前体研究。12岁的克里斯·霍尔在史密森尼实习了一个夏天，作为洛克伍德和吉恩·亨特合作的介形虫项目的一部分。
洛克伍德说：“她继续研究古生物学，现在正在加州大学河滨分校攻读介形类的博士学位。”
这种相互关系始于本科研究项目，导致合作者制定了他们自己的自然介形虫研究，并申请了国家科学基金会的资助。
他们强调，他们对数百万年前小型甲壳类动物灭绝的调查，与当今世界快速变化的环境中出现的许多问题有关。洛克伍德指出，这篇论文提供了一个难得的机会，可以用两性二态现象作为视角，在整个种群和物种的层面上研究灭绝和灭绝。
“这对保护和修复有影响，”她说。“当物种在繁殖上投入大量时间和精力时，环境发生了变化，它们就更容易灭绝。”
